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材料学院谢广文教授团队在负载型镍基电催化剂领域取得新进展
2021-09-06 14:22  


氢能作为一种能量密度高、储量丰富、燃烧过程中无有害产物的清洁能源,是未来最具潜力的能源之一。在众多制氢方法中,水电解法引起了广泛关注。考虑到性能和实际应用,水电解析氢材料的研究主要集中在基于镍的过渡合金材料上。镍基析氢催化剂材料的研究经历了从单一金属到多元合金再到复合材料的过程。


尽管众多研究者在开发镍基电催化剂方面做出了广泛的努力并取得了进展,但在许多过程中,必须使用导电添加剂和聚合物粘合剂,这导致催化剂活性表面积降低,催化活性远低于贵金属基催化剂。我校材料学院刘欣副教授、谢广文教授等人报道了关于镍基电催化剂的相关进展。利用电化学共沉积法构建Ni-Fe-P/FeMnO3的异质界面,在碱性介质电催化析氢方面取得了突破,该科研成果以“Electrodeposited Ni-Fe-P-FeMnO3/Fe multi-stage nanostructured electrocatalyst with superior catalytic performance for water splitting”为题发表在材料领域国际著名期刊Journal of Materials Chemistry A(一区,IF= 12.732)上。

文章提出电催化剂固有性能与形貌相结合的策略用于在铁基体上合成多级纳米形貌的Ni-Fe-P-FeMnO3异质结构电催化剂(如图1)。该催化剂利用FeMnO3的柔性结构为氢离子和其他参与反应的电荷提供通道,同时FeMnO3纳米颗粒分散在非晶态Ni-Fe-P基体中,产生大量晶格缺陷,形成了异质界面结构,令该催化剂拥有优异的催化析氢性能,在0.1M KOH介质中,HER仅需13.5 mV的过电位即可提供10 mA cm-2 的电流密度,该文章以青岛科技大学为第一单位和唯一通讯单位,材料学院刘欣副教授为论文的通讯作者,材料学院硕士研究生谭笑为论文的第一作者。

1 Ni-Fe-P-FeMnO3异质催化剂的合成及电催化性能

该工作得到了国家自然科学基金、山东省泰山学者基金、山东省自然科学基金等项目的支持。

论文链接:https://doi.org/10.1039/D1TA04518K

 

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